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汽轮机中压转子的冷却技术
- 2022-04-16-

汽轮机中压转子冷却的目的

蒸汽参数的改进,尤其是蒸汽温度的提高,无疑对高温构件的材料性能提出了更高的要求,尤其是对旋转中压转子等高温构件。由于中压转子蒸汽进口部分长期高温运行,随着运行时间的延长和残余应力的释放,转子材料性能会发生很大变化,产生缓慢的塑性变形或蠕变,特别是在局部超温长期运行的情况下,这将大大加快蠕变的速度。同时,在机组的启动、停机和变负荷运行过程中,中压转子也承受着相当大的交变热应力,这将影响中压转子的使用寿命。

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冷却技术

1、外部蒸汽冷却

外蒸汽冷却技术利用低温外蒸汽冷却中压转子的高温区域,将蒸汽管道冷却到中压缸内,并与中压入口导汽环和转子形成的腔室相连,如果蒸汽密封一级定子泄漏后,从高压缸中选择外蒸汽源,可降低其工作温度。这种泄漏是由于汽轮机存在动静间隙和形成结构设计,无论是否设置冷却结构。如果泄漏的蒸汽没有用来冷却中压转子,就会泄漏到高排汽中,与高排汽混合到再热器中。可以看出,这种蒸汽源的外蒸汽冷却设计在蒸汽系统中不增加任何泄漏蒸汽,而是利用现有蒸汽密封中的泄漏蒸汽,从而减少对经济的影响。


2 、冷却抽汽

中压转子冷却设计的一个重要思想是防止在高温区形成死腔,使摩擦产生的热不能有效地通道化,使转子温度升高,因此,冷却设计的思想是使该区域内的蒸汽流动,及时带走摩擦产生的热,以达到冷却效果。冷却抽汽技术通过将该处连接到中压缸相对较低的压力区,利用自然压差驱动蒸汽流动,从而带走热量,达到冷却效果,但由于冷却蒸汽温度较高,所需冷却蒸汽量大,工作损失大,对机组的经济性有重大影响。


3、切向涡流冷却

根据冷却蒸汽抽出的思想,在中压蒸汽入口导向环上不同位置开设4个切向蒸汽入口孔,并与再热蒸汽孔和中压一级静叶片连通,产生约1mpa 的压差。根据涡流原理,蒸汽在压差作用下通过切向孔,在转子旋转的驱动下形成高速切向流动。在此过程中,蒸汽热能转化为动能起到冷却介质——压力转子的作用,蒸汽功损耗较小,结构简单。


虽然上述中压转子冷却技术可以达到冷却中压转子、降低中压转子工作温度、保证中压转子工作寿命的目的,但由于不同冷却技术的热工过程不同,对机组经济性的影响也不同。显然,在不考虑运行维护不当的情况下,外蒸汽冷却设计较经济,切向涡流冷却次之,冷却抽汽技术较差。


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